CN117910284A - 一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型 - Google Patents

一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，涉及对地观测技术领域，包括：任务规划单元用于规划博弈方的对地观测任务；任务实施单元用于实施对地观测任务并将实施过程推送到对地观测棋盘进行显示；任务裁决单元用于裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果；导调单元用于将裁决结果显示于对地观测棋盘；迷雾判定单元用于在兵棋推演过程中的任务实施环节、任务裁决环节以及导调环节，根据博弈方的任务实施结果和/或裁决结果判断是否有迷雾产生，并根据判断结果更新博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围。该模型可以实现对地观测全流程模拟，分析多方参与的条件下对地观测任务的特征以及发挥的效能，有利于优化对地观测任务规划流程。

Description

一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型
技术领域
本申请涉及对地观测技术领域，特别涉及一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型。
背景技术
对地观测是卫星最为重要的功能之一，随着带有遥感载荷的军民商卫星数量的不断增多，对地观测任务规划日益成为当前研究的重点。通常情况下卫星对地观测常用载荷可以分为可见光、SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）、红外、高光谱等。在指定针对某目标的对地观测任务时，通常需要根据时间、空间、光谱以及卫星轨道位置、运行状态、数传特征的不同来指定侦察作业流程。因此，利用仿真方法对上述任务进行提前规划、推演具有重要的实际意义。现有技术虽然能够完成针对某目标的对地观测任务规划，但是并不适用于具有博弈特点的对地观测应用中。由于博弈双方信息的不对称性，一味的追求一方对地观测任务规划算法的有效性，容易忽略对整体态势的把握以及另一方对地观测能力的预判。
有鉴于此，如何解决上述技术缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，可以实现对地观测全流程模拟，分析多方参与的条件下对地观测任务的特征以及发挥的效能，有利于优化对地观测任务规划流程。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，包括：
任务规划单元，用于规划博弈方的对地观测任务；
任务实施单元，用于实施对地观测任务，并将对地观测任务的实施过程推送到对地观测棋盘进行显示；
任务裁决单元，用于裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果；
导调单元，用于将裁决结果显示于所述对地观测棋盘；
迷雾判定单元，用于在兵棋推演过程中的作用环节，根据博弈方的任务实施结果和/或裁决结果判断是否有迷雾产生，并根据判断结果更新所述博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围；所述作用环节包括任务实施环节、任务裁决环节以及导调环节。
在一些实施例中，所述迷雾判定单元具体用于判断迷雾产生约束条件是否等于1；若所述迷雾产生约束条件等于1，则判定有迷雾产生；所述迷雾产生约束条件为：
；
；
表示卫星在m轨道的数传判别成功函数，/>表示一个轨道运行周期的开始时间，/>表示一个轨道运行周期的结束时间；/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的开始时间，/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的结束时间；/>表示受到干扰后，产生的成像时间窗口，其中/>表示卫星成像任务的起止时间，/>表示卫星成像任务的结束时间；R表示待观测目标区域的集合，S表示可用卫星的集合，G表示地面站的集合，C j 表示卫星j对目标在周期内进行调度的圈次。
在一些实施例中，所述迷雾判定单元还用于在兵棋推演开始环节，根据当前想定确定各博弈方的棋盘上显示的棋子。
在一些实施例中，所述导调单元还用于根据裁决结果，判定各博弈方的数传与解译所用时间，并将数传与解译所用时间反馈给相应的博弈方。
在一些实施例中，所述对地观测棋盘包括二维对地观测棋盘与三维对地观测棋盘。
在一些实施例中，所述二维对地观测棋盘采用横轴墨卡托投影，棋盘区域采用六边形网络分割且大小与密度可调节。
在一些实施例中，所述三维对地观测棋盘采用GIS孪生数字地球，并采用中心投影方式。
在一些实施例中，所述任务裁决单元具体采用深度学习方法裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果。
本申请所提供的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，包括：任务规划单元，用于规划博弈方的对地观测任务；任务实施单元，用于实施对地观测任务，并将对地观测任务的实施过程推送到对地观测棋盘进行显示；任务裁决单元，用于裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果；导调单元，用于将裁决结果显示于所述对地观测棋盘；迷雾判定单元，用于在兵棋推演过程中的作用环节，根据博弈方的任务实施结果和/或裁决结果判断是否有迷雾产生，并根据判断结果更新所述博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围；所述作用环节包括任务实施环节、任务裁决环节以及导调环节。
可见，本申请所提供的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，基于兵棋推演思想，借助各个单元可以实现对地观测全流程模拟，分析多方参与的条件下对地观测任务的特征以及发挥的效能。另外，本申请所提供的面向兵器计算的对地观测迷雾模型可以综合考虑博弈方的对地观测任务，有利于优化对地观测任务规划流程，把握对地观测任务时机，提高对地观测解译效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型的示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种基于兵棋推演的对地观测任务总体流程示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种博弈方的操作空间的示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种基于对地观测迷雾模型的对地观测任务总体流程示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，可以实现对地观测全流程模拟，分析多方参与的条件下对地观测任务的特征以及发挥的效能，有利于优化对地观测任务规划流程。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型的示意图，参考图1所示，该对地观测迷雾模型包括：
任务规划单元10，用于规划博弈方的对地观测任务；
任务实施单元20，用于实施对地观测任务，并将对地观测任务的实施过程推送到对地观测棋盘进行显示；
任务裁决单元30，用于裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果；
导调单元40，用于将裁决结果显示于所述对地观测棋盘；
迷雾判定单元50，用于在兵棋推演过程中的作用环节，根据博弈方的任务实施结果和/或裁决结果判断是否有迷雾产生，并根据判断结果更新所述博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围；所述作用环节包括任务实施环节、任务裁决环节以及导调环节。
面向对地观测任务，本实施例提出了基于兵棋推演的对地观测棋盘、棋子以及规则三要素。对地观测棋盘由数字孪生地理信息地球组成。其中，在一些实施例中，所述对地观测棋盘包括二维对地观测棋盘与三维对地观测棋盘。所述二维对地观测棋盘采用横轴墨卡托投影，棋盘区域采用六边形网络分割且大小与密度可调节。所述三维对地观测棋盘采用GIS（Geographic Information System，地理信息系统）孪生数字地球，并采用中心投影方式。本实施例中对地观测棋盘包括二维对地观测棋盘与三维对地观测棋盘。二维对地观测棋盘采用横轴墨卡托投影，对棋盘采用六边形网络分割，根据对地观测范围可调节大小及密度。二维对地观测棋盘主要用于棋子推演。三维对地观测棋盘采用GIS孪生数字地球，采用中心投影方式。三维棋盘主要用于态势展示。
棋子由参与博弈的力量组成，主要包括接收单元（地基、空基、海基等）、数据处理单元（数据处理中心、用户）、卫星单元（可见光、SAR、红外、高光谱以及数传中继卫星等）。
规则主要由顺序规则、机动规则、裁决规则三部分组成。其中，不同于传统兵棋中交替行动的策略，顺序规则采用时间事件复合调度机制，即随着时间进程的不断推进，各博弈方均可随时触发棋子事件。机动规则针对棋子行为而言，通过约束函数限定棋子可以采取的动作。例如地基接收站可分为固定、非固定，天基卫星可分为不同的载荷等。裁决规则主要针对对地观测有效性而言，例如在进行任务规划后目标是否被发现、是否有虚警漏警等。
任务规划是根据观测任务进行一系列的规划，根据卫星可覆盖地面的时间窗口调度卫星资源。结合图2所示，任务规划单元10根据任务需求（卫星侦察需求）以及博弈方现有侦察卫星条件规划博弈方的对地观测任务。侦察卫星条件主要是指可用卫星的类型、当前侦察区域的环境条件。环境条件包括气象条件、电磁条件等。任务规划单元10所采用的方法主要包括多星协同、快速规划、区域分解以及星上自主规划等。
任务实施单元20根据任务规划结果实施对地观测任务，并将对地观测任务的实施过程推送到对地观测棋盘进行显示。在对地观测棋盘包括二维对地观测棋盘与三维对地观测棋盘的基础上，任务实施单元20将对地观测任务的实施过程推送到二维对地观测棋盘进行二维综合态势显示，以及将对地观测任务的实施过程推送到三维对地观测棋盘进行三维综合态势显示。
参考图3所示，任务实施的过程分为数据获取和数据解译两个过程，数据获取主要包括指令上注、载荷开机、数据下传等，数据解译主要包括目视解译、计算机解译、智能解译三种。
任务裁决单元30利用裁决引擎裁决各博弈方的对地观测结果。任务裁决单元30的裁决过程主要包括接收任务规划结果，获取目标的信息，判断对地观测效果（包括判断是否观测到以及效果如何）。裁决结果推送到导调单元40。导调单元40将裁决结果显示于对地观测棋盘。
为了提升裁决可靠性，在一些实施例中，所述任务裁决单元30具体采用深度学习方法裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果。
除了采用深度学习方法进行裁决外，任务裁决单元30还可以引入专家系统、贝叶斯判断等方法进行裁决。
在一些实施例中，导调单元40还用于根据裁决结果，判定各博弈方的数传与解译所用时间，并将数传与解译所用时间反馈给相应的博弈方。
本实施例中导调单元40进行结果研判。结果研判是指导调单元40以裁决结果为依据，判定各博弈方的数传与解译所用时间，并将数传时间、解译时间等任务细节反馈给各博弈方。
由于博弈双方信息的不对称性，因此各方在推演过程中只能看到己方侦察过程与侦察结果，并且需要在有限情报信息内合理运用己方力量来提高侦察效率，为实现这一效果，本实施例提供了一种对地观测迷雾模型，以贴近真实状况，其流程可参考图4所示（以蓝方为例）。迷雾判定单元50在兵棋推演过程中，根据博弈方的任务实施结果、根据任务裁决模块的裁决结果进行迷雾判定，并根据迷雾判定结果更新所述博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围。
在进行博弈前，博弈双方的视野有限，即除了自身的棋子显示的视野之外，其他位置都未知。迷雾模型主要功能为迷雾判定，即显示当前状态下二、三维各自棋盘上可以显示的棋子。排除显示棋子的位置之后，包含对方位置以及双方都未知的其他位置都会布置迷雾，迷雾即为未知。之后的博弈过程为双方通过卫星棋子扩大侦察视野的过程，被侦察过的迷雾区域会变为可显示区域。如在对地观测过程中，卫星棋子在不同的载荷受到激光、通信、电离层等产生的约束干扰时，所观测的位置会判定为迷雾，如不受到干扰，即获得正常的显示视野。
在一些实施例中，所述迷雾判定单元50具体用于判断迷雾产生约束条件是否等于1；若所述迷雾产生约束条件等于1，则判定有迷雾产生；所述迷雾产生约束条件为：
；
表示卫星在m轨道的数传判别成功函数，/>表示一个轨道运行周期的开始时间，/>表示一个轨道运行周期的结束时间；/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的开始时间，/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的结束时间；/>表示受到干扰后，产生的成像时间窗口，其中/>表示卫星成像任务的起止时间，/>表示卫星成像任务的结束时间；R表示待观测目标区域的集合，S表示可用卫星的集合，G表示地面站的集合，C j 表示卫星j对目标在周期内进行调度的圈次。
迷雾判定用到的变量包括：
；
；
。
R表示待观测目标区域的集合，S表示可用卫星的集合，G表示地面站的集合。
在任务有效期内，针对任务i，由卫星j执行任务，是否产生迷雾取决于成像成功率，数学表示如下：
；
上式中，表示卫星j在轨道周期内最大调度的圈数；/>表示卫星j在轨道周期内最小调度圈数；/>与/>分别表示卫星在m1轨道与m2轨道时观测和数传判别成功函数，为0，1分布；k表示地面站。即如果卫星j在m1轨道时观测任务i成功，则/>=1，如果卫星在m1轨道时观测不成功，则/>=0。如果卫星在m2轨道时数传成功，则/>=1，如果卫星在m2轨道时数传不成功，则/>=0。
因此，当满足：
且/>表示任务i成功成像和数传，未被干扰，不产生迷雾。/>表示任务i所要求的观测时长。/>表示任务开始时间。
设卫星j在任务i、轨道m的成像时间窗口为，卫星j的成像出勤窗口为RIW=/>，在不同的载荷受到激光、通信、电离层等干扰后，产生的约束干扰窗为。/>表示未受干扰时卫星成像的开始时间，/>表示未受干扰时卫星成像的结束时间，/>表示受干扰后实际卫星成像的开始时间，/>表示受干扰后实际卫星成像的结束时间。
由此，判定为迷雾的约束条件为：
；
；
表示卫星在m轨道的数传判别成功函数，/>表示一个轨道运行周期的开始时间，/>表示一个轨道运行周期的结束时间；/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的开始时间，/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的结束时间；/>表示受到干扰后，产生的成像时间窗口，其中/>表示卫星成像任务的起止时间，/>表示卫星成像任务的结束时间，当受约束干扰的成像窗口依然在规划任务时间内时，观测任务成功，不产生迷雾。
结果为0，不产生迷雾，结果为1，产生迷雾。
在一些实施例中，所述迷雾判定单元50还用于在兵棋推演开始环节，根据当前想定确定各博弈方的棋盘上显示的棋子。
在兵棋推演开始环节，迷雾判定单元50根据当前想定确定二维、三维对地观测棋盘上可以显示的棋子，根据已有情报确定各博弈方的对地观测棋盘上可以显示的棋子。当前想定是指对博弈双方基本态势、作战企图和作战发展情况的设想。当前想定主要提供场景构建、棋子定义作用，包括构建电子棋盘、确定仿真时间、载入卫星棋子根数、布置地面目标、定义棋子功能信息等。
综上所述，本申请所提供的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，基于兵棋推演思想，借助各个单元可以实现对地观测全流程模拟，分析多方参与的条件下对地观测任务的特征以及发挥的效能。另外，本申请所提供的面向兵器计算的对地观测迷雾模型可以综合考虑将博弈方的对地观测任务，有利于优化对地观测任务规划流程，把握对地观测任务时机，提高对地观测解译效率。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，包括：
任务规划单元，用于规划博弈方的对地观测任务；
任务实施单元，用于实施对地观测任务，并将对地观测任务的实施过程推送到对地观测棋盘进行显示；
任务裁决单元，用于裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果；
导调单元，用于将裁决结果显示于所述对地观测棋盘；
迷雾判定单元，用于在兵棋推演过程中的作用环节，根据博弈方的任务实施结果和/或裁决结果判断是否有迷雾产生，并根据判断结果更新所述博弈方的对地观测棋盘上棋子的显示范围；所述作用环节包括任务实施环节、任务裁决环节以及导调环节。
2.根据权利要求1所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述迷雾判定单元具体用于判断迷雾产生约束条件是否等于1；若所述迷雾产生约束条件等于1，则判定有迷雾产生；所述迷雾产生约束条件为：
；
；
表示卫星在m轨道的数传判别成功函数，/>表示一个轨道运行周期的开始时间，表示一个轨道运行周期的结束时间；/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的开始时间，/>表示任务规划单元规划卫星观测任务的结束时间；/>表示受到干扰后，产生的成像时间窗口，其中/>表示卫星成像任务的起止时间，/>表示卫星成像任务的结束时间；R表示待观测目标区域的集合，S表示可用卫星的集合，G表示地面站的集合，C j 表示卫星j对目标在周期内进行调度的圈次。
3.根据权利要求1所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述迷雾判定单元还用于在兵棋推演开始环节，根据当前想定确定各博弈方的棋盘上显示的棋子。
4.根据权利要求1所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述导调单元还用于根据裁决结果，判定各博弈方的数传与解译所用时间，并将数传与解译所用时间反馈给相应的博弈方。
5.根据权利要求1所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述对地观测棋盘包括二维对地观测棋盘与三维对地观测棋盘。
6.根据权利要求5所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述二维对地观测棋盘采用横轴墨卡托投影，棋盘区域采用六边形网络分割且大小与密度可调节。
7.根据权利要求5所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述三维对地观测棋盘采用GIS孪生数字地球，并采用中心投影方式。
8.根据权利要求1所述的面向兵棋计算的对地观测迷雾模型，其特征在于，所述任务裁决单元具体采用深度学习方法裁决各博弈方的对地观测结果得到裁决结果。
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